TCP服务器实现—多进程版，多线程版，线程池版-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了TCP服务器实现—多进程版，多线程版，线程池版。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

1.存在的问题

2.多进程版

3.多线程版

4.线程池版

总结

前言

在上一篇文章中使用TCP协议实现了一个简单的服务器，可以用来服务端和客户端通信，但是之前的服务器存在一个问题，就是当有多个客户端连接服务器的时候，服务器只能和一个客户端通信，其它的客户端是无法通信的，这是为什么呢？有该如何解决呢？将在这篇文章中为大家介绍

1.存在的问题

如图所示：

TCP服务器实现—多进程版，多线程版，线程池版,服务器,tcp/ip,运维

为什么会存在这样的问题呢？

TCP服务器实现—多进程版，多线程版，线程池版,服务器,tcp/ip,运维

如上图所示，之前我们实现的服务器是单进程版的，所以当第一次和客户端建立连接完成之后，就死循环处理读取信息的逻辑了，所以就无法再和新的客户端建立连接了。找到问题之后，很明显解决方式就是将建立连接和通信分开执行，此时我们就可以使用多进程和多线程来解决了，下面我们就具体来实现以下如何使用多进程和多线程。

2.多进程版

实现思路：与客户端建立连接完成，fork创建子进程，让父进程继续建立连接，让子进程实现后续的数据通信。

这样实现存在的问题：当父进程创建完子进程之后，需要使用waitpid回收子进程的资源，否则子进程就会变为僵尸进程，导致资源泄漏，但是使用waitpid回收子进程资源，程序变为串行化执行了，就无法实现之前的需求，让父进程负责建立连接，子进程负责数据通信了。

解决方式有两种：

1.fork创建子进程，在子进程内部再fork创建子进程，然后让父进程直接退出，此时之前的子进程作为父进程退出，新创建的子进程就变为孤儿进程被操作系统领养，并不会造成资源泄漏，并且让该子进程负责通信

2.因为子进程退出之后操作系统会发送一个SIGCHLD信号，所以可以使用signal函数捕捉SIGCHLD信号，将默认处理动作设置为SIG_IGN,在这个默认动作里会回收子进程的资源，并不会造成资源泄漏，并且让该子进程负责通信

思路1代码：

pid_t id = fork();
if(id == 0)//child
{
    close(_sock);
    if(fork() > 0)
        exit(0);
    serviceIO(sock);
    close(sock);
    exit(0);
}
close(sock);
waitpid(id,nullptr,0);

思路2代码：

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
if(id == 0)//child
{
    // 子进程会继承父进程的文件描述符表，当子进程不需要时进行关闭，
    // 防止子进程文件描述符资源泄露
    close(_sock);
    serviceIO(sock);
    close(sock);
    exit(0);
}

运行截图：

[myl@VM-8-12-centos tcp]$ ./tcpServer 8080
create socket success
bind socket success
listen socket success
accept a new link success
sock: 4
accept a new link success
sock: 4
recvice message: 你好，我是客户端1
recvice message: 你好，我是客户端2

此时就实现了一个客户端可以被多个服务端连接并且实现通信。

3.多线程版

说明：相比于多进程，多线程的创建和销毁对操作系统是更轻量的，消耗的资源也是更少的，所以实现数据通信可以采用多线程的方式，让主线程负责建立，让从线程负责数据通信

代码实现：

class TcpServerData
{
public:
    TcpServerData(TcpServer* self,int sock)
    :_self(self),_sock(sock) {}
public:
    TcpServer* _self;
    int _sock;
};
cout << "我是主线程" << endl;
pthread_t tid;
TcpServerData* tsd = new TcpServerData(this,sock);
pthread_create(&tid,nullptr,start_routine,tsd);

//因为是类内成员函数,必须包含this指针，但是start_routine作为参数是没有this指针的
//所以start_routine函数必须加上static,静态成员方法是不能访问类内成员的，所以参数传递this
//调用serviceIO,但是serviceIO函数需要传递参数sock,所以可以封装一个结构体，在结构体中包含成员
//属性sock和this
static void* start_routine(void* args) {
//设置与主线程分离，此时主线程不需要等待从线程退出了，而是继续建立连接
cout << "我是从线程" << endl;
pthread_detach(pthread_self());
TcpServerData* t = static_cast<TcpServerData*>(args);
t->_self->serviceIO(t->_sock);
close(t->_sock);
delete t;
return nullptr;

运行截图：

[myl@VM-8-12-centos tcp]$ ./tcpServer 8080
create socket success
bind socket success
listen socket success
accept a new link success
sock: 4
我是主线程
我是从线程
recvice message: 你好，我是客户端1
accept a new link success
sock: 5
我是主线程
我是从线程
recvice message: 你好，我是客户端2

4.线程池版

说明：线程池版的实现思路是基于多线程，虽然多线程创建和销毁的消耗比多进程的低，但是为了更进一步提升效率，可以预先创建好一批线程，主线程负责建立连接获取任务，然后将任务加入到队列中，让预先创建好的线程从队列中获取任务，然后处理获取到的任务。

代码实现：

void start()
{
    //线程池初始化：预先创建好一批线程：
    ThreadPool<Task>::getInstance()->run();
    for (;;)
    {
        // 建立连接：
        struct sockaddr_in peer;
        socklen_t len = sizeof(peer);
        int sock = accept(_sock, (struct sockaddr *)&peer, &len); 
        if (sock < 0)
        {
            logMessage(ERROR, "accept error, next");
            continue;
        }
        logMessage(NORMAL, "accept a new link success");
        std::cout << "sock: " << sock << std::endl;
        //未来通信全部用sock,面向字节流的，后续全部都是文件操作：
        ThreadPool<Task>::getInstance()->push(Task(sock,serviceIO));
    }
}

运行截图：

[myl@VM-8-12-centos tcp]$ ./tcpServer 8080
create socket success
bind socket success
listen socket success
thread-1 start ...
thread-2 start ...
thread-3 start ...
thread-4 start ...
thread-5 start ...
thread-6 start ...
thread-7 start ...
thread-8 start ...
thread-9 start ...
thread-10 start ...
accept a new link success
sock: 4
accept a new link success
sock: 5
recv message: 你好，我是客户端1
recv message: 你好，我是客户端2
注：关于线程池详细的设计与实现可以观看线程池这篇文章，里面有相信的代码实现